Ottimizzazione fluidodinamica della geometria di un modulo di condensatore a batteria alettata

The present thesis work aims to study and optimize the fluid dynamics of a ventilated heat exchanger that acts as a condenser for a steam compression chiller produced by the company Euroklimat. The exchanger is inserted in a V structure that reduces the overall dimensions of the machinery; these V-shaped structures are modular and, depending on the total power required, can be composed to service a single system up to a maximum of 12 modules. The company, being unable to exceed a maximum limit in the overall length of the system, due to transport problems, would like to optimize the shape of the V structure in order to increase the power exchanged or reduce the overall dimensions. In this way it would be possible to increase the cooling capacity available without incurring problems due to transport. The tool chosen to complete the study and optimization of the component is Computational Fluid Dynamics or CFD (Computational Fluid Dynamic), such tool is now widely used in industry to optimize or develop new products because it allows, if used correctly, to replace the experimental phase of a project with numerical simulations able to provide a high degree of detail and a high amount of data on all the magnitudes of interest of the problem under study, whether they are related to the heat exchange or to the general fluid dynamics of the problem. The project will begin with the simulation of the current V-structure used by the company, in this way real data will be available to compare with the results of the simulation in order to calibrate the quality of the fluid-dynamic model. subsequently those that, at a preliminary stage, have been identified as being simulated will be simulated geometries that are useful for the final purpose of the project.

Il presente lavoro di tesi si prefigge di studiare ed ottimizzare la fluidodinamica di uno scambiatore di calore ventilato che funge da condensatore per un Chiller a compressione di vapore prodotto dall’azienda Euroklimat. Lo scambiatore è inserito in una struttura a V che riduce gli ingombri complessivi del macchinario; tali strutture a V sono modulari e a seconda della potenza complessiva richiesta possono essere composte a servizio di un unico sistema fino ad un massimo di 12 moduli. L’azienda non potendo eccedere oltre un limite massimo nella lunghezza complessiva del sistema, per problemi legati al trasporto, vorrebbe ottimizzare la forma della struttura a V per poter aumentare le potenze scambiate o ridurre gli ingombri. Così facendo sarebbe possibile aumentare la potenza frigorifera disponibile senza incorrere in problematiche dovute al trasporto. Lo strumento scelto per portare a termine lo studio e l’ottimizzazione del componente è Fluidodinamica Computazionale o CFD (Computational Fluid Dynamic), tale strumento è oggi largamente utilizzato nell’industria per ottimizzare o sviluppare nuovi prodotti poiché consente, se utilizzato correttamente, di sostituire la fase sperimentale di un progetto con delle simulazioni numeriche in grado di fornire un alto grado di dettaglio e una elevata quantità di dati su tutte le grandezze di interesse del problema in studio, siano esse legate allo scambio termico o alla fluidodinamica in generale del problema. Il progetto inizierà con la simulazione dell’attuale struttura a V utilizzata dall’ azienda, in tal modo saranno disponibili dei dati reali da poter comparare ai risultati della simulazione per poter tarare la qualità del modello fluidodinamico. Successivamente verranno simulate quelle, che in fase preliminare, sono state individuate come geometrie servibili allo scopo finale del progetto.